Welche Schutzvorrichtungen sind in modernen Transformatoren eingebaut?

Welche Schutzvorrichtungen sind in modernen Transformatoren integriert?

Moderne Transformatoren sind mit einer Vielzahl von eingebauten Schutzvorrichtungen ausgestattet, die eine sichere Betriebsweise, eine Verlängerung der Lebensdauer und die Verhinderung des Auswuchsen von Fehlern sicherstellen. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über einige gängige interne Schutzvorrichtungen und ihre Funktionen:

1. Differenzialschutz

• Funktion: Der Differenzialschutz ist der primäre Schutz gegen interne Transformatorfehler. Er funktioniert, indem er die Ströme auf beiden Seiten des Transformators vergleicht. Bei einem Ungleichgewicht der Ströme schaltet er schnell, um den Fehler zu isolieren und weitere Schäden zu verhindern.

• Anwendung: Geeignet für große Transformatoren oder solche in kritischen Stromsystemen.

2. Gas- (Buchholz-) Relais-Schutz

• Funktion: Der Gasschutz erkennt Gase, die im Ölbehälter des Transformators entstehen. Bei einem Fehler (z. B. Isolierdefekt, Wicklungsschluss) zerfällt das Öl und produziert Gas. Das Gasrelais löst eine Alarmmeldung (leichtes Gas) oder ein Abschaltzeichen (schweres Gas) aus, um die Stromversorgung abzuschalten und den Fehler zu verhindern, dass er schlimmer wird.

• Anwendung: Weit verbreitet in ölgetränkten Transformatoren, insbesondere in großen und mittleren Einheiten.

3. Überstromschutz

• Funktion: Der Überstromschutz erkennt ungewöhnliche Stromsteigerungen, die durch externe oder interne Kurzschlüsse verursacht werden. Wenn der Strom einen bestimmten Schwellwert überschreitet, schaltet das Schutzgerät nach einer bestimmten Verzögerung ab, um Schäden am Transformator durch Überstrom zu verhindern.

• Anwendung: Als Ersatzschutz für externe Kurzschlüsse in Transformatoren verwendet.

4. Überlastschutz

• Funktion: Der Überlastschutz überwacht die langfristige Überlastbedingung des Transformators. Wenn der Transformator über einen längeren Zeitraum unter Überlast betrieben wird, gibt das Schutzgerät eine Warnmeldung aus, um die Bedienpersonal darauf hinzuweisen, Maßnahmen zu ergreifen und Schäden durch Überhitzung zu verhindern.

• Anwendung: Geeignet für alle Arten von Transformatoren, insbesondere solche, die über lange Zeiträume nahe der vollen Last betrieben werden.

5. Temperaturschutz

• Funktion: Der Temperaturschutz überwacht ständig die Öltemperatur und die Wicklungstemperatur des Transformators. Wenn die Temperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet, löst das Schutzgerät eine Warnmeldung aus und kann Kühlungssysteme aktivieren, um die Temperatur zu senken. In schweren Fällen schaltet es ab, um die Stromversorgung abzuschalten.

• Anwendung: Verwendet in ölgetränkten und trockenen Transformatoren, insbesondere in großen Einheiten.

6. Nullfolgenstromschutz

• Funktion: Der Nullfolgenstromschutz erkennt Erdungsfehler im Transformator. Bei einem Erdungsfehler in den Wicklungen oder dem Kern erkennt das Nullfolgenstromschutzgerät die ungewöhnliche Steigerung des Erdstroms und schaltet nach einer bestimmten Verzögerung ab, um den Fehler zu isolieren.

• Anwendung: Geeignet für Transformatoren in Systemen mit geerdeter Neutralleitung.

7. Druckentlastungsventil

• Funktion: Das Druckentlastungsventil verhindert ein Übermaß an Druck im Ölbehälter des Transformators. Wenn ein Fehler (z. B. Kurzschluss) eine schnelle Expansion von Öl und Gas verursacht, öffnet sich das Druckentlastungsventil automatisch, um den Überschussdruck abzulassen und einen Behälterbruch zu verhindern.

• Anwendung: Verwendet in ölgetränkten Transformatoren, insbesondere in Situationen, in denen schnelle Drucksteigerungen möglich sind.

8. Atemrohr (Trockenmittelatemrohr)

• Funktion: Ein Atemrohr entfernt Verunreinigungen und Feuchtigkeit aus der Luft, die aufgrund von Temperaturänderungen in den Konservierungsbehalter eindringt. Es enthält Trockenmittel (z. B. Silicagel), die Feuchtigkeit absorbieren, um die Verschmutzung des Transformatoröls zu verhindern.

• Anwendung: Verwendet in ölgetränkten Transformatoren, insbesondere solchen, die häufig atmen müssen.

9. Ölreiniger (Heißöl-Ausdehnungsbehalter)

• Funktion: Ein Ölreiniger reinigt das Transformatoröl kontinuierlich. Es enthält Adsorbentien, die Wasser, freie Säuren und andere Alterungsprodukte aus dem Öl entfernen, während es durch den Reiniger fließt, um die Lebensdauer des Öls zu verlängern.

• Anwendung: Verwendet in großen und mittleren ölgetränkten Transformatoren, insbesondere solchen, die eine langfristige stabile Betriebsweise erfordern.

10. Überwachungs- und Steuerungssystem

• Funktion: Überwachungs- und Steuerungssysteme verfolgen kontinuierlich die Betriebsparameter des Transformators, wie Spannung, Strom, Temperatur und Ölstand. Wenn Abnormitäten erkannt werden, kann das System Alarmsignale auslösen und entsprechende Schutzmaßnahmen basierend auf vordefinierter Logik ergreifen, um eine sichere Betriebsweise zu gewährleisten.

• Anwendung: Geeignet für alle Arten von Transformatoren, insbesondere solche in Smart Grids.

11. Nichtelektrischer Schutz

Funktion: Nichtelektrische Schutzvorrichtungen erkennen nichtelektrische Fehler im Transformator, wie Gas, Öltemperatur und Druck. Gemeinsame nichtelektrische Schutzvorrichtungen umfassen:

• Schwerer Gasschutz: Löst aus, wenn eine große Menge Gas im Transformator erzeugt wird.

• Leichter Gasschutz: Löst eine Warnmeldung aus, wenn eine kleine Menge Gas erkannt wird.

• Hochöltemperaturschutz: Löst aus oder gibt eine Warnmeldung, wenn die Öltemperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet.

• Druckentlastungsschutz: Löst aus oder gibt eine Warnmeldung, wenn der Druck im Ölbehälter einen sicheren Grenzwert überschreitet.

• Anwendung: Verwendet in ölgetränkten Transformatoren, insbesondere in großen und mittleren Einheiten.

12. Unterspannungsschutz

• Funktion: Der Unterspannungsschutz erkennt, wenn die Spannung über dem Transformator unter einen bestimmten Schwellwert fällt. Wenn die Spannung zu niedrig ist, schaltet das Schutzgerät ab, um den Transformator zu isolieren und Schäden durch Unterspannung zu verhindern.

• Anwendung: Geeignet für alle Arten von Transformatoren, insbesondere solche, die an empfindliche Geräte angeschlossen sind.

13. Überspannungsschutz

• Funktion: Der Überspannungsschutz erkennt, wenn die Spannung über dem Transformator einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Wenn die Spannung zu hoch ist, schaltet das Schutzgerät ab, um den Transformator zu isolieren und Schäden durch Überspannung zu verhindern.

• Anwendung: Geeignet für alle Arten von Transformatoren, insbesondere solche, die Blitzeinschlägen oder transitorischen Überspannungen ausgesetzt sind.

14. Leitungsschaltersteuerung

• Funktion: Leitungsschaltersteuerungsvorrichtungen arbeiten zusammen mit Schutzvorrichtungen, um den Transformator schnell von der Stromquelle zu trennen, wenn ein Fehler erkannt wird, um das Auswuchsen des Fehlers zu verhindern.

• Anwendung: Geeignet für alle Arten von Transformatoren, insbesondere in Situationen, die eine schnelle Isolation erfordern.

15. Kommunikationsfunktion

• Funktion: Moderne Transformatorschutzvorrichtungen verfügen oft über Kommunikationsfähigkeiten, die den Datenaustausch mit höherstufigen Steuerungssystemen oder anderen Schutzvorrichtungen ermöglichen. Dies ermöglicht die Fernüberwachung, Fehlerdiagnose und Datenanalyse.

• Anwendung: Verwendet in Transformatoren innerhalb von Smart Grids für zentrale Verwaltung und Wartung.

Zusammenfassung

Moderne Transformatoren sind mit einer breiten Palette von Schutzvorrichtungen ausgestattet, die sowohl elektrische als auch nichtelektrische Schutzfunktionen abdecken. Diese Vorrichtungen arbeiten zusammen, um eine sichere und zuverlässige Betriebsweise des Transformators unter verschiedenen Bedingungen zu gewährleisten. Die Auswahl geeigneter Schutzvorrichtungen und Konfigurationen kann basierend auf der spezifischen Anwendungsumgebung und den Anforderungen des Transformators optimiert werden, um die Gesamtsicherheit des Systems zu erhöhen.